CN203259629U - 一种高压断路器机械故障诊断仪 - Google Patents

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段传宗
黄宝泉
徐伟
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Abstract

本实用新型公开了一种高压断路器机械故障诊断仪,所述诊断仪包括:两个电流传感器、电压传感器、振动传感器、数据采集单元和控制单元;其中,一个电流传感器加在断路器的分合闸线圈的电流回路上,另一个电流传感器加在断路器储能电机的电流回路上,电压传感器加在断路器操作电源上或者断路器的分合闸线圈上,所述振动传感器加在断路器本体上,所述数据采集单元对所述电流传感器的电流信号、所述电压传感器的电压信号以及所述振动传感器的振动信号进行模数转换并传送给所述控制单元,所述控制单元得到断路器机械故障状态的检测结果并输出。本实用新型操作简单,应用灵活,并且成本低。

Description

一种高压断路器机械故障诊断仪
技术领域
本实用新型属于高压设备状态监测技术领域,尤其涉及一种高压断路器机械故障诊断仪。 
背景技术
智能电网就是以通信和信息技术为平台,它有效提高电线输送能力和电网安全稳定水平,增强电力系统运营效率,实现电网运行状态和设备的实时监控,并能满足用户对电力供应开放性和互动性的要求。 
智能电网设备状态监测是智能电网正常营运不可或缺的环节。在电力系统中高压断路器应用极为广泛,担负着电力系统中重要的控制、保护双重功能。无论电力线路处在什么状态,例如空载,负载或短路故障,当要求断路器动作时,它都应能可靠动作,或是关合,或是开断电路。而断路器触头的分合动作,是靠操动机构可靠运动来带动的。高压断路器的可靠运行无疑是智能电网实现的基本保证。随着电网日益扩大以及变电站无人值班管理模式和综合自动化的普及推广,高压开关柜的安全运行越来越重要,停电事故给生产和生活带来的影响及损失也越来越大,因此迫切需要高压开关柜具有高可靠性,并能检测故障,以便采取预防措施,避免停电事故发生。 
目前,用于对电网中断路器机械特性状态进行故障检查的监测仪器仅能完成单独的电压和电流检测、或者仅能完成振动检测,不仅检测结果不准确,而且检测仪器综合造价高昂。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高压断路器机械故障诊断仪,解决现有检测仪器检测不准确的问题。 
本实用新型是这样实现的,一种高压断路器机械故障诊断仪,所述诊断仪包括:两个电流传感器、电压传感器、振动传感器、数据采集单元和控制单元;其中,一个所述电流传感器加在断路器的分合闸线圈的电流回路上,另一个所述电流传感器加在断路器储能电机的电流回路上,所述电压传感器加在断路器操作电源上或者断路器的分合闸线圈上,所述振动传感器加在断路器本体上,所述数据采集单元对所述电流传感器输出的电流信号、所述电压传感器输出的电压信号以及所述振动传感器输出的振动信号进行模数转换并传送给所述控制单元,所述控制单元得到断路器机械故障状态的检测结果并输出。 
在上述方案中,所述控制单元为计算机。 
在上述方案中,所述电流传感器为带霍尔元件的交直流钳式电流传感器。 
本实用新型与现有技术相比,有益效果在于:通过测量并记录断路器机械系统在合分闸过程中的振动信号、电流信号和电压信号,并对振动信号、电压信号和电流信号进行综合解析处理给出断路器机械故障的诊断提示,能够更为准确的检测出高压断路器的机械故障状态,操作简单,应用灵活,并且成本低。 
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的高压断路器机械故障诊断仪的结构框图; 
图2是本实用新型实施例提供的高压断路器机械故障诊断仪的组成结构示意图; 
图3为图2中控制单元的组成结构示意图。 
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。 
如图1和图2所示,本实用新型的高压断路器机械故障诊断仪主要包括一 个振动传感器11、数据采集单元12、控制单元13、两个电流传感器14和一个电压传感器15,其中,一个所述电流传感器14加在断路器的分合闸线圈的电流回路上,用于测量断路器的合闸或分闸线圈的电流,另一个所述电流传感器14加在断路器储能电机的电流回路上,用于测量断路器储能电机的工作电流;所述电压传感器15加在断路器操作电源上或者断路器的分合闸线圈上,用于检测断路器操作电源母线的电压,或者用于直接检测分合闸线圈两端的电压;所述振动传感器11加在断路器本体上,用于检测断路器本体在操作过程中的振动信号;所述数据采集单元12对振动传感器11输出的振动信号、电流传感器14输出的电流信号以及电压传感器15输出的电压信号进行模数转换,得到断路器本体的振动数据、电流数据以及电压数据并传送给所述控制单元13,控制单元13对所述数据采集单元13传送过来的振动数据、电流数据和电压数据进行解析处理,得到断路器机械故障状态的检测结果并输出。 
如图3所示,所述控制单元13具体可以包括:波形存储模块131、参数提取存储模块132、样本库133、诊断模块134和输出模块135;其中,波形存储模块131用于将所述数据采集单元12传送的电流信号、电压信号和振动信号转换成相应的电流波形、电压波形和振动波形并进行保存;参数提取存储模块132,用于读取所述波形存储模块131得到的电流波形和电压波形并进行解析,得到电流特征值和电压特征值并进行保存;样本库133,用于保存各种故障状态下的波形样本及特征值样本;诊断模块134,用于将所述波形存储模块131得到的电流波形、电压波形和振动波形以及所述参数提取存储模块132得到的电压特征值和电流特征值,与所述样本库133中预先保存的波形样本和特征值样本进行比较,得到断路器故障的检测结果并进行提示;输出模块135,用于将所述诊断模块134得到的检测结果进行输出。 
此外,所述控制单元13还可以包括趋势分析模块136,用于将所述参数提取存储模块132得到的电压特征值和电流特征值进行变化趋势分析,得到趋势分析结果;所述输出模块135,还用于将所述趋势分析模块136得到的趋势分 析结果进行输出。 
具体的,所述诊断模块134可以包括分析比较子模块、报警提示子模块,所述分析比较子模块,用于将所述波形存储模块得到的电流波形、电压波形和振动波形以及所述参数提取存储模块得到的电压特征值和电流特征值,与所述样本库中预先保存的波形样本和特征值样本进行比较,得到断路器的异常信息和/或故障诊断的检测结果,将所述异常信息发送给所述报警提示子模块,将所述故障诊断的检测结果发送给所述输出模块;报警提示子模块,用于接收所述分析比较子模块发送的所述异常信息,生成异常提示信息并输出。 
实际应用中,对于同一类型的断路器,断路器本体的相同部位测得的振动波形具有良好的重复性。可以预先对各类型断路器本体的振动波形进行检测并存储,例如,检测正常状态下断路器本体上某个特定测点部位的振动波形和各种机械故障状态下断路器本体上某个特定测点部位的振动波形并存储在控制单元13的样本库133中,检测时,由所述振动传感器11检测到断路器该特定测点部位的振动信号,同时,电流传感器14和电压传感器15分别将检测到电流信号和电流信号输出给数据采集单元12,数据采集单元12将该振动信号、电压信号和电流信号转换为数字信号形式,得到振动数据、电压数据和电流数据并传送给控制单元13,控制单元13再对该振动数据、电压数据和电流数据进行解析处理,得到断路器该特定部位下的当前振动波形、以及断路器分合闸线圈和储能电机在断路器开/合时的电压波形和电流波形,并计算电压特征值和电流特征值,并将当前的振动波形、电流波形以及电压波形与所述样本库中的波形样本进行对比,将当前得到的电压特征值和电流特征值聿样本库中的特征值样本进行比较,判断出断路器是否存在机械故障以及存在何种机械故障。对断路器而言,所述测点部位可以选择分合闸电磁铁、储能机构、脱扣机构、四连杆机构等内部构件。实际应用中,可以根据实际需要来自由选择,由于断路器在合、分闸过程中,机构零部件之间每次碰撞或摩擦会引起机械振动,因此优选分合闸电磁铁。 
实际应用中,如图2所示,所述控制单元13可以是一个装载有对断路器机械故障状态进行解析识别的软件的计算机,所述计算机可以具有处理模块(如CPU)、输入模块(如键盘)、输出模块(如显示器)等。所述对断路器机械故障状态进行解析识别的软件可以实现上述的机械故障判断。由于断路器的操作电源一般都采用蓄电池(直流)供电,所以检测合分闸线圈电流、储能电机电流的电流传感器14采用带霍尔元件的交直流钳式电流传感器(也叫电流钳)。 
实际应用中,对于特征值和波形超出偏差值设定的记录,控制单元13自动将记录转到报警信息表,并给出该记录波形和故障部位提示。此外,控制单元13还可以对所有波形对比以及特征值均可输出为EXCEL报表,方便用户进一步分析或作为资料处理。 
本实用新型提供的高压断路器机械故障诊断仪适用于具有弹簧储能操作机构的高压断路器,通过测量并记录断路器的合分闸线圈电流、线圈两端电压、储能电机电流以及断路器机械系统在合分闸过程中的振动信号,经对检测波形的综合分析,与样本库的数据进行比对,给出断路器机械故障的诊断提示;此外,还可以方便的进行波形特征值的横向和纵向对比、特征参数趋势分析等。 
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种高压断路器机械故障诊断仪,其特征在于,所述诊断仪包括:两个电流传感器、电压传感器、振动传感器、数据采集单元和控制单元;其中,一个所述电流传感器加在断路器的分合闸线圈的电流回路上,另一个所述电流传感器加在断路器储能电机的电流回路上,所述电压传感器加在断路器操作电源上或者断路器的分合闸线圈上,所述振动传感器加在断路器本体上,所述数据采集单元对所述电流传感器输出的电流信号、所述电压传感器输出的电压信号以及所述振动传感器输出的振动信号进行模数转换并传送给所述控制单元,所述控制单元得到断路器机械故障状态的检测结果并输出。 
2.如权利要求1所述的高压断路器机械故障诊断仪,其特征在于,所述控制单元为计算机。 
3.如权利要求1所述的高压断路器机械故障诊断仪,其特征在于,所述电流传感器为带霍尔元件的交直流钳式电流传感器。 
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